O que é Dipolo elétrico? — Física

Definição 27.6 Física universitária — 1.º ano · Capítulo 27 — Potencial elétrico; condutores e capacitores

Duas cargas opostas, $-q$ em $N$ e $+q$ em $P$ , separadas de $a = NP$ , formam um dipolo elétrico de momento dipolar $\vect p = q\,\vect{NP}$ ( $\mathrm{C}\,\mathrm{m}$ ), apontando do $-$ para o $+$ . A aproximação dipolar é o estudo do seu campo a distâncias $r \gg a$ . Uma molécula cujos centros de carga positiva e negativa não coincidem (a água, $p = 6.2 \times 10^{-30}\,\mathrm{C}\,\mathrm{m}$ ) é um dipolo; um átomo neutro num campo se torna um (dipolo induzido).

À esquerda: a geometria da aproximação dipolar — M visto do centro O à distância r e sob o ângulo em relação a p, com as componentes radial e ortorradial do campo. À direita: linhas de campo (em azul, r 2) e equipotenciais (em laranja, r √| |) de um dipolo apontando para a direita; o plano que passa por O perpendicular a p é a equipotencial V = 0. — À esquerda: a geometria da aproximação dipolar — $M$ visto do centro $O$ à distância $r$ e sob o ângulo $\theta$ em relação a $\vect p$ , com as componentes radial e ortorradial do campo. À direita: linhas de campo (em azul, $r \propto \sin^2\theta$ ) e equipotenciais (em laranja, $r \propto \sqrt{|\cos\theta|}$ ) de um dipolo apontando para a direita; o plano que passa por $O$ perpendicular a $\vect p$ é a equipotencial $V = 0$ .

Exemplos

Exemplo 27.9 (Por que o pente atrai o papel)

Um pente carregado cria um campo que decresce com a distância; um pedacinho de papel, neutro, é polarizado por ele (dipolo induzido ao longo de $\vect E$ ), e a força $p\,\dd E/\dd x$ sobre um dipolo alinhado o puxa para a região de campo intenso: o pente. O sinal da carga do pente não importa; o mesmo mecanismo segura o balão na parede e faz o filete de água entortar. Para as moléculas de água, $pE$ num campo de $1\,\mathrm{MV}/\mathrm{m}$ vale $6 \times 10^{-24}\,\mathrm{J}$ , $600$ vezes menos que $k_BT$ à temperatura ambiente: só um leve alinhamento líquido sobrevive à agitação térmica (Exercício 27.7).

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